DVOJITÁ SUBSTITUČNÁ REAKCIA: TYPY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Dvojité substitúcia , dvojité posunutie alebo Výmenná reakcia je taká, v ktorej dochádza k výmene iónov dvojitý medzi dve zlúčeniny, hoci ktorýkoľvek z týchto oxiduje alebo redukuje. Je to jedna z najzákladnejších chemických reakcií.

Nové väzby sú tvorené veľkými elektrostatickými príťažlivými silami medzi iónmi. Podobne reakcia uprednostňuje tvorbu najstabilnejších druhov, najmä molekuly vody. Obrázok nižšie ilustruje všeobecnú chemickú rovnicu pre dvojitú substitučnú reakciu.

Počiatočné zlúčeniny AX a BY reagujú výmenou „svojich partnerov“, a tak tvoria dve nové zlúčeniny: AY a BX. K tejto reakcii dôjde, iba ak A a Y sú viac príbuzné ako A a B, alebo ak sú väzby BX stabilnejšie ako väzby BY. Pretože ide o jednoduchú výmenu iónov, anión nezískava ani nestráca elektróny (redoxná reakcia).

Ak je teda A katión s +1 nábojom v zlúčenine AX, bude mať rovnaký náboj +1 v zlúčenine AY. To isté platí pre zvyšok „písmen“. Tento typ reakcie je podporovaný acidobázickými reakciami a tvorbou zrazenín.

druhy

neutralizácia

Silná kyselina reaguje so silnou zásadou za vzniku rozpustných solí a vody. Ak je jedna z dvoch kyselín - kyselina alebo báza slabá, vyrobená soľ nie je úplne ionizovaná; to znamená vo vodnom médiu schopnom hydrolyzovať. Podobne sa kyselina alebo báza môžu neutralizovať soľou.

Vyššie uvedené môže byť opäť predstavované chemickou rovnicou s písmenami AXBY. Keďže Brønstedovu kyslosť označujú iba ióny H ⁺ a OH ^- , potom tieto reprezentujú písmená A a Y:

HX + BOH => HOH + BX

Tieto chemické rovnice zodpovedá neutralizáciu, ktorá je potom sa reakcia medzi kyselinou HX a BOH báze za vzniku HOH (H ₂ O) a BX soli, ktorá môže alebo nemusí byť rozpustné vo vode.

Jeho kostra sa môže meniť podľa stechiometrických koeficientov alebo povahy kyseliny (ak je organická alebo anorganická).

zrážky

Pri tomto type reakcie je jeden z produktov nerozpustný v médiu, zvyčajne vo vodnom prostredí, a vyzráža sa (tuhá látka sa usadí zo zvyšku roztoku).

Schéma je nasledovná: zmiešajú sa dve rozpustné zlúčeniny, AX a BY, a jeden z produktov, AY alebo BX, sa vyzráža, čo bude závisieť od pravidiel rozpustnosti:

AX + BY => AY + BX

AX + BY => AY + BX (s)

V prípade, že AY aj BX sú nerozpustné vo vode, vyzráža sa pár iónov, ktoré vykazujú najsilnejšie elektrostatické interakcie, čo sa môže kvantitatívne odraziť v ich hodnotách konštánt rozpustnosti (Kps).

Avšak vo väčšine zrážacích reakcií je jedna soľ rozpustná a druhá sa zráža. Obe reakcie - neutralizácia aj zrážanie - sa môžu vyskytovať v rovnakej zmesi látok.

Príklady

Príklad 1

HCl (aq) + NaOH (aq) => H ₂ O (l) + NaCl (aq)

Aká je to reakcia? Kyselina chlorovodíková v dôsledku toho reaguje s hydroxidom sodným, pričom vzniká voda a chlorid sodný. Pretože NaCI je veľmi dobre rozpustný vo vodnom médiu a vytvorila sa aj molekula vody, reakcia v príklade 1 je neutralizáciou.

Príklad 2

Cu (NO ₃ ) ₂ (aq) + Na ₂ S (aq) => CUS (y) + 2NaNO ₃ (aq)

V tejto reakcii nie sú prítomné ani H ⁺ ani OH ^- ióny a ani molekula vody nie je na pravej strane chemickej rovnice.

Dusičnan meďnatý alebo dusičnan meďnatý sa vymieňa za sulfid sodný. Sulfid meďnatý je nerozpustný a na rozdiel od dusičnanu sodného precipituje rozpustnú soľ.

Cu (NO ₃ ) ₂ riešenie je modrasté, zatiaľ čo Na ₂ S riešením je žltkastý. Keď sa obidve zmesi zmiešajú, farby zmiznú a vyzráža sa CuS, čo je načervenalá pevná látka.

Príklad 3

CH ₃ COOH (aq) + NaOH (aq) => CH ₃ Coon (aq) + H ₂ O (l)

Toto je opäť ďalšia neutralizačná reakcia. Kyselina octová reaguje s hydroxidom sodným za vzniku octanu sodného a molekuly vody.

Na rozdiel od príkladu 1 octan sodný nie je soľ, ktorá je úplne ionizovaná, pretože anión je hydrolyzovaný:

CH ₃ COO ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ COOH (aq) + OH ^- (aq)

Príklad 4

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => H ₂ CO ₃ (aq) + Cai ₂ (aq)

Pri tejto reakcii - ktorá sa nezdá byť neutralizáciou - kyselina jodovodíková úplne reaguje s vápencom za vzniku kyseliny uhličitej a jodidu vápenatého. Vývoj tepla (exotermická reakcia) ďalej rozkladá kyselinu uhličitú na oxid uhličitý a vodu:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Celková reakcia je nasledovná:

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l) + Cai ₂ (aq)

Tiež uhličitan vápenatý, zásaditá soľ, neutralizuje kyselinu jodovodíkovú.

Príklad 5

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

Dusičnan strieborný vymieňa ióny za chlorid sodný, čím sa vytvára nerozpustná soľ chlorid strieborný (belavá zrazenina) a dusičnan sodný.

Príklad 6

2H ₃ PO ₄ (aq) + 3Ca (OH) ₂ (aq) => 6H ₂ O (l) + Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ (s)

Kyselina fosforečná sa neutralizuje hydroxidom vápenatým, čím sa vytvorí nerozpustná soľ fosforečnanu vápenatého a šesť mólov molekúl vody.

Toto je príklad dvojitej substitučnej reakcie oboch typov: neutralizácia kyseliny a vyzrážanie nerozpustnej soli.

Príklad 7

K ₂ S (aq) + MgSO ₄ (aq) => K ₂ SO ₄ (aq) + MGS (y)

Sulfid draselný reaguje so síranom horečnatým a spája ióny ^S2– a Mg2 ⁺ do roztoku za vzniku nerozpustnej soli sulfidu horečnatého a rozpustnej soli síranu draselného.

Príklad 8

Na ₂ S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ S (g)

Sulfid sodný neutralizuje kyselinu chlorovodíkovú a vytvára chlorid sodný a sírovodík.

Pri tejto reakcii nevzniká voda (na rozdiel od najbežnejších neutralizácií), ale neelektrolytická molekula sírovodíka, ktorej vôňa zhnitých vajíčok je veľmi nepríjemná. H ₂ S uniká z roztoku v plynnej forme a zvyšok druhu zostávajú rozpustené.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning, s. 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Príklady dvojitej substitučnej reakcie. Zdroj: 28. mája 2018, z: quimicas.net
3. Metatézové reakcie. Zdroj: 28. mája 2018, z: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Dvojité náhradné reakcie. Zdroj: 28. mája 2018, z: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. mája 2016). Definícia reakcie dvojitej náhrady. Zdroj: 28. mája 2018, z: thinkco.com